Procesador, ¿Qué es, cómo funciona y cuál comprar?

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El procesador es el encargado de realizar los cálculos y operaciones dentro de tu PC. Copyright Getty

Actualizado marzo 2015. El procesador, también conocido como CPU o micro, es el cerebro del PC. Sus funciones principales incluyen el manejo del sistema operativo, la ejecución de las aplicaciones y la coordinación de los diferentes dispositivos que componen el equipo.

En el aspecto físico, no es más que una pequeña pastilla de silicio la cual está recubierta de lo que llamamos encapsulado. Este se inserta en la placa base sobre un conector que se denomina socket, aunque esto no siempre es así, en un laptop o portátil lo normal es que se suelde directamente.

Existen tres modelos de encapsulado, PGA, LGA y BGA.

La placa se convierte así en la encargada de la conexión con los restantes dispositivos, como son la memoria RAM, la tarjeta gráfica o el disco duro usando para ello un conjunto de circuitos y chips que te encuentras sobre ella al que llamamos chipset.

Desde un punto de vista histórico el procesador es uno de los elementos del PC que más ha evolucionado, tanto en su proceso de fabricación, como en su arquitectura interna.

Gracias a estas mejoras, se han podido incluir más bloques funcionales en su interior. En un principio fue el controlador de memoria, después la tarjeta gráfica y en un futuro muy cercano, pasaremos del concepto de procesador a lo que se denomina SOC, es decir, un chip con todos los elementos de la placa base en su interior mejorando así el tamaño y reduciendo el consumo.

¿Qué componentes tiene un procesador?

Ten en cuenta que no todos son iguales pero la mayoría de ellos incluyen entre otros elementos:

Núcleos. Un núcleo no es más que un procesador en miniatura. Los procesadores modernos tienen varios de ellos lo cual hace que puedan acelerar ciertos tipos de aplicaciones y evitar bloqueos.

Cache. La memoria cache es el elemento del sistema de memoria de un PC que se encuentra en el interior del micro, se usa para acelerar la velocidad de los accesos a la RAM.

La cache se encuentra, a su vez, organizada en varios niveles cada uno más lento y grande que el anterior. Será tarea del micro dejar los datos que más se usen lo más cerca posible para así acelerar la ejecución de los programas.

Controlador de memoria. Este fue uno de los primeros elementos que se integro consiguiendo acelerar el acceso la memoria RAM. Esto tiene un inconveniente y es que sólo puedes usar el tipo de memoria para la que tu procesador este preparado.

Esto no ha sido siempre así ya que antes el tipo de memoria que podías usar dependía de la placa base y no era raro que esta estuviera preparada para poder funcionar con varios tipos de RAM.

Tarjeta gráfica. Si integran este componente ya no hablamos de CPUs sino de APUs. Ya no estaríamos ante un micro convencional si no ante un hibrido entre procesador y tarjeta gráfica. En la actualidad y parece que en desarrollos futuros casi todos los micros con los que te encuentres serán de este tipo.

Otros elementos. Los micros han incorporado aún mas funcionalidad que antes se encontraba sobre la placa base. Por ejemplo, el controlador de PCI Express, aumentando la velocidad con la que el micro es capaz de comunicarse con otros dispositivos.

Más información sobre estos elementos en partes del procesador.

¿Cómo funciona un procesador?

Todo el sistema está gobernado por un reloj que se usa para sincronizar los diferentes bloques funcionales. La velocidad a la que este cambia de estado se denomina frecuencia de funcionamiento y está relacionada con la capacidad de cómputo del sistema.

El funcionamiento de un procesador se puede dividir en las siguientes etapas:

Se lee una instrucción de memoria. El conjunto de instrucciones de cualquier procesador actual incluye más de mil diferentes y va creciendo con el tiempo. Se añaden para mejorar la velocidad de procesamiento de ciertas aplicaciones.

Se buscan los datos. Algunas instrucciones necesitaran de datos para realizar sus cálculos que pueden no encontrarse dentro del procesador y tendrán que buscarse por tanto en el sistema de memoria.

Se realiza la operación. Una vez que se tiene todo se ejecuta la operación, para esto puede ser necesario el trabajo de varios bloques como la unidad aritmética lógica o la de punto flotante.

Se pasa a la siguiente instrucción. Que no es siempre la que se encuentra a continuación en la memoria. Muchas instrucciones pueden cambiar el flujo del programa y permitir saltos o repetir ciertas acciones hasta que se cumpla una determinada condición.

Una de las técnicas más usadas para aumentar la velocidad incluye la ejecución de instrucciones fuera de orden intentando optimizar el uso de los bloques funcionales. En estos procesadores se ejecutan las operaciones cuando están sus datos y no en el orden en que fueron escritas. Esto por supuesto lleva a una arquitectura más compleja que debe de controlar que los resultados sean coherentes.

Otra de las mejoras es el predictor de saltos. Este elemento trata de acertar si en una determinada operación se va a producir una bifurcación en el código o no. De esta forma puede ejecutar las instrucciones de una determinada rama incluso antes de saber si se va a producir un salto a ella.

Todas estas técnicas lo que tratan es de mejorar el IPC es decir la capacidad del procesador de ejecutar más instrucciones en la misma cantidad de tiempo.

¿Qué debo de tener en cuenta a la hora de la compra de un procesador?

Serán tus necesidades las que al final decidan que procesador debes comprar. No es lo mismo adquirir un PC para estudiar, que para jugar por ponerte dos ejemplos.

Como características técnicas lo que diferencia a un micro de otro son, entre otras, su frecuencia de funcionamiento, su cantidad de memoria cache y su número de núcleos.

Entre esas otras tecnologías nos encontramos con:

Hyperthreading. Gracias a la tecnología Hyperthread, que es propia de los micros de Intel es posible simular que tienes dos núcleos lógicos sobre uno físico. Es interesante para ciertas aplicaciones como las que tratan con gráficos y videos.

CMT. CMT es una tecnología de AMD que permite al unir dos núcleos y compartir ciertos recursos que estos ocupen menos área y por lo tanto incluir un mayor número de ellos.

Turbo Boost y Turbo Core. Turbo Boost y Turbo Core son dos tecnologías, la primera de Intel y la segunda de AMD capaces de acelerar los procesadores cuando no consumen mucho.

Puedes encontrar más información sobre cual procesador te conviene en el enlace.

¿Situaciones actuales de procesadores para PCs?

Para entender mejor los procesadores actuales vamos a revisar las últimas arquitecturas de Intel y AMD para sus procesadores para PCs de escritorio:

Sandy Bridge. Sandy Bridge fue desarrollado por Intel en 2011, es lo que Intel denomina en su desarrollo “tick\tock” como un tock o lo que es lo mismo una mejora de la arquitectura. Es el último diseño del fabricante donde se primaba la potencia por encima del consumo o lo que es lo mismo el último micro en el cual se piensa antes en los PCs de sobremesa que en los usados en laptops.

Ivy Bridge. IvyBridge fue desarrollado por Intel en 2012 y es un tick, es decir una mejora en el proceso de fabricación que permite incluir más elementos en la misma área. El fabricante aprovecha para añadir más funcionalidad a su grafica integrada.

Haswell. Haswell fue desarrollado por Intel en 2013 y es un nuevo desarrollo de la arquitectura o sea un tock en este caso pensado en optimizar el consumo en los dispositivos móviles.

Broadwell. Broadwell fue desarrollado por Intel en 2014 y es una nueva mejora en el proceso de fabricación. Pensado sobre todo para dispositivos móviles.

Llano. Llano fue desarrollado por AMD en 2011. Se mejora el proceso de fabricación respecto a la anterior generación.

Trinity. Trinity fue desarrollado por AMD en 2012. Mejora la arquitectura del anterior.

Kaveri. Kaveri fue desarrollado por AMD en 2013. Debido a que AMD está muy retrasado respecto a Intel en estos micros no solo mejora el proceso de fabricación sino también la arquitectura. Su mayor mejora es conseguir que la tarjeta gráfica integrada acceda a la memoria de manera directa.

Normalmente los micros de AMD son menos potentes en las aplicaciones que usan un solo hilo, que son casi todas, pero a cambio suelen tener una tarjeta grafica integrada más potente y más núcleos.

Si quieres información sobre micros concretos que estos fabricantes han sacado este año y anteriores puedes consultar:

Procesadores AMD 2014

Procesadores Intel 2015